BRPI0707994B1

BRPI0707994B1 - Método para operar uma instalação de separação criogênica de ar

Info

Publication number: BRPI0707994B1
Application number: BRPI0707994-0A
Authority: BR
Inventors: Neil Mark Prosser
Original assignee: Praxair Technology , Inc
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2019-03-19
Also published as: WO2008054469A2; BRPI0707994A2; EP2010846B1; CN101479550A; ES2360744T5; EP2010846B2; MX2007015762A; KR101275364B1; CA2645047C; WO2008054469A3; US7533540B2; DE602007012532D1; US20070209389A1; ES2360744T3; KR20080100362A; CN101479550B; EP2010846A2; CA2645047A1

Abstract

método para operar uma instalação de separação criogênica de ar. é descrito um sistema para separar ar por retificação criogênica, por meio do que a produção de líquido é aumentada empregando- se dois turboexpansores separados (14, 24), um dos quais (14) produz exaustão a uma pressão não superior à suficiente para alimentar a coluna de pressão mais baixa (42), ou outro dos quais produz exaustão a uma pressão não inferior à suficiente para alimentar a coluna de pressão mais alta (40), e em que um dos turboexpansores (24) é alimentado com ar de alimentação à temperatura ambiente ou moderadamente resfriado e, preferivelmente, opera intermitentemente, dependendo se quantidades maiores ou menores de produto líquido são desejadas.

Description

“MÉTODO PARA OPERAR UMA INSTALAÇÃO DE SEPARAÇÃO

CRIOGÊNICA DE AR”

Campo Técnico

Esta invenção diz respeito no geral a separação criogênica de ar e, mais particularmente, a separação criogênica de ar para produzir maiores quantidades de produto líquido.

Fundamentos da Invenção

Separação criogênica de ar é um processo de alto consumo de energia, em virtude da necessidade de gerar refrigeração a baixa temperatura para acionar o processo. Isto é particularmente o caso onde grandes quantidades de produto líquido são recuperadas, que necessariamente remove grandes quantidades de refrigeração do sistema. Dessa maneira, um método para operar uma instalação de separação criogênica de ar que permite operação eficiente em um modo de produção de baixo líquido, bem como em um modo de produção de alto líquido seria bastante desejável.

Sumário da Invenção r

E descrito um método para operar uma instalação de separação criogênica de ar que emprega uma coluna dupla com uma coluna de pressão mais alta e uma coluna de pressão mais baixa, compreendendo:

(A) passar uma primeira corrente de gás com uma temperatura na faixa de 125 K a 200 (-73°C) em uma turbina fria, turboexpandir a primeira corrente de gás na turbina fria até uma pressão não superior a 3 psi (20,7 kPa) acima da pressão operacional da coluna de pressão mais baixa, e passar a primeira corrente de gás turboexpandida para pelo menos uma da coluna de pressão mais baixa, a atmosfera e a corrente de produto; e (B) passar uma segunda corrente de gás com uma temperatura na faixa de 200 (-73°C) a 320 (47°C) em uma turbina quente, turboexpandir a segunda corrente de gás na turbina quente a uma pressão não inferior à pressão operacional da coluna de pressão mais alta, e passar a segunda corrente de gás turboexpandida para pelo menos uma da coluna de pressão mais alta e da turbina fria.

Na forma aqui usada, o termo coluna significa uma coluna ou zona de destilação ou fracionamento, isto é, uma coluna ou zona de contato, em que fases líquido e vapor simultaneamente entram em contato para realizar a separação de uma mistura de fluído, como, por exemplo, colocando em contato as fase vapor e líquido em uma série de bandejas ou pratos espaçados verticalmente montados na coluna e/ou nos elementos de empacotamento, tal como empacotamento estruturado ou aleatório. Para uma discussão mais detalhada, de colunas de destilação, ver o Chemical Engineer's Handbook, quinta edição, editado pela R. H. Perry e C. H. Chilton, McGrawHill Book Company, Nova Iorque, Seção 13, The Continuous Distillation Process. Uma coluna dupla compreende uma coluna de pressão mais alta com sua extremidade superior em relação de troca de calor com a extremidade inferior de uma coluna de pressão mais baixa.

Processos de separação de contato de vapor e líquido dependem da diferença nas pressões de vapor dos componentes. O componente de mais alta a pressão de vapor (ou mais volátil ou de menor ponto de ebulição) tenderá concentrar na fase vapor, ao passo que o componente de menor pressão de vapor (ou menos volátil, ou de maior ponto de ebulição) tenderá concentrar na fase líquido. A condensação parcial é o processo de separação pelo qual o resfriamento de uma mistura de vapor pode ser usado para concentrar o(s) componente(s) volátil(s) na fase vapor e assim o(s) componente(s) menos volátil(s) na fase líquido. A retificação, ou destilação contínua, é o processo de separação que combina sucessivas vaporizações e condensações parciais, obtidas por um tratamento contracorrente das fases vapor e líquido. A contracorrente que coloca em contato as fases vapor e líquido é em geral adiabática e pode incluir contato integral (escalonado) ou diferencial (contínuo) entre as fases. Arranjos de processo de separação que utilizam os princípios de retificação para separar misturas são geralmente denominados indiferentemente colunas de retificação, colunas de destilação, ou colunas de fracionamento. Retificação criogênica é um processo de retificação realizado pelo menos em parte a temperaturas iguais ou inferiores a 150 graus Kelvin (K) (-123 °C).

Na forma aqui usada, o termo troca de calor indireta significa a colocação de dois fluidos em relação de troca de calor sem nenhum contato físico, ou intermistura dos fluidos um com o outro.

Na forma aqui usada, o termo ar de alimentação significa uma mistura compreendendo basicamente oxigênio, nitrogênio e argônio, tal como ar ambiente.

Na forma aqui usada, os termos porção superior e porção inferior de uma coluna significam aquelas seções da coluna respectivamente acima e abaixo do ponto médio da coluna.

Na forma aqui usada, os termos turboexpansão e turboexpansor ou turbina significam respectivamente método e aparelho para o fluxo de fluido a alta pressão através de um dispositivo de turbina para reduzir a pressão e a temperatura do fluido, gerando assim refrigeração.

Na forma aqui usada, o termo instalação de separação criogênica de ar significa a coluna ou colunas em que ar de alimentação é separada por retificação criogênica para produzir nitrogênio, oxigênio e/ou argônio, bem como interconectar tubulação, válvulas, trocadores de calor e similares.

Na forma aqui usada, o termo compressor significa uma máquina que aumenta a pressão de um gás pela aplicação de trabalho.

Na forma aqui usada, o termo subresfriamento significa resfriamento de um líquido para ficar a uma temperatura abaixo da temperatura de saturação desse líquido para a pressão existente.

Na forma aqui usada, o termo pressão operacional de uma coluna significa a pressão na base da coluna.

Descrição Resumida dos Desenhos

As figuras 1-5 são representações esquemáticas de arranjos preferidos para a prática do método de separação criogênica de ar desta invenção.

A figura 6 é uma representação gráfica da curva de resfriamento do trocador de calor principal na prática do sistema de separação criogênica de ar desta invenção ilustrada na figura 1.

Os números nos desenhos são os mesmos para os elementos comuns.

Descrição Detalhada

De um modo geral, a invenção é um método para operar uma instalação de separação criogênica de ar em que uma corrente de gás, que pode ser ar de alimentação ou vapor enriquecido com nitrogênio proveniente da coluna de pressão mais alta, e tendo uma temperatura no geral na faixa de 125 K (-148 °C) a 200 (-73 °C), mais preferivelmente de 140 K (-133 °C) a 190 K (-83 °C), é turboexpandido através de uma primeira turbina, denominada a turbina fria, a uma pressão não superior a 3 libras por polegada quadrada (psi) (20,7 kPa) acima da pressão operacional da coluna de pressão mais baixa. A descarga da turbina fria passar para a coluna de pressão mais baixa e/ou é ventilada para a atmosfera ou recuperada como produto. Durante pelo menos parte do tempo que a turbina fria está operando, uma corrente de ar de alimentação com uma temperatura no geral na faixa de 200 K (-73 °C) a 320 K (47 °C), mais preferivelmente de 280 K (7 °C) a 320 K (47 °C), é turboexpandida através de uma segunda turbina, denominada a turbina quente, a uma pressão não inferior à pressão operacional da coluna de pressão mais alta. A descarga da turbina quente passa para a coluna de pressão mais alta e/ou para a turbina fria. Ao terminar o fluxo de ar pressurizado para a turbina quente e reforçador, ou redução da saída de seu compressor de alimentação, a turbina quente pode ser desligada a fim de reduzir o consumo de energia, quando se deseja menor produção de líquido. Além do mais, o fluxo de suprimento e/ou a pressão de entrada da turbina quente ou reforçador pode ser modulada dentro de faixas operacionais normais, dependendo se é desejada uma maior ou menor quantidade de produto líquido.

A invenção será descrita com mais detalhes com referência aos desenhos. A instalação de separação criogênica de ar ilustrada nos desenhos compreende uma coluna dupla, com uma coluna de pressão mais alta 40 e uma coluna de pressão mais baixa 42, juntamente com uma coluna de argônio 44. A turbina fria é identificada pelo número 14 e a turbina quente é identificada pelo número 24.

Referindo-se agora à figura 1, ar de alimentação 60 é comprimido no compressor 1 e a corrente de ar de alimentação comprimido 61 é resfriada no resfriador posterior 3 para produzir corrente 62. Depois da compressão a uma pressão suficiente para suprir a coluna de alta pressão, e depois do resfriamento, a corrente de ar 62 passa através do pré-purificador 5. A corrente 63 é dividida entre as correntes 64, 70 e 80. A corrente 64 representa a maior porção da corrente 63. Ela é alimentada diretamente ao trocador de calor primário 50, onde ela é resfriada ligeiramente acima de seu ponto de orvalho e é alimentada como a corrente 66 na base da coluna de alta pressão 40. O intensificado de ar comprimido 7 comprime a corrente de ar 70 para produzir corrente comprimidas 71 e 90. A pressão de descarga do compressor 7 (pressão da corrente 71) está relacionada com a pressão do oxigênio líquido bombeado que entrada no trocador de calor 50 (corrente 144). O fluxo de corrente 71 é em geral 26 % - 35 % do fluxo de ar total. Depois de passar pelo resfriador posterior 8, a corrente 72 é resfriada e condensada (ou pseudocondensada, se ela estiver acima da pressão supercrítica) no trocador de calor 50. A corrente 74 é deixada na pressão na turbina líquido 30 a pressão suficiente para suprir a coluna de alta pressão 40.

A turbina de líquido 30 é substituída por uma válvula de estrangulamento 31a pressões inferiores de fervura de oxigênio, mostrado na figura 2. A corrente 75 é dividida de forma que uma porção 76 do fluxo de ar líquido seja introduzida na coluna de alta pressão 40, diversos estágios acima da base, e a porção restante 77 seja reduzida na pressão através da válvula de estrangulamento 170 e introduzida como corrente 78 na coluna de baixa pressão.

A corrente 90 está mostrada sendo extraída no estágio intermediário do compressor 7, preferivelmente depois do primeiro ou segundo estágio de compressão. A pressão da corrente 90 pode variar de 130 libras por polegada quadrada (psia) (0,9 MPa abs.) a 400 psia (2,8 MPa abs.). A corrente 90 é extraída depois de um resfriador intermediário, que não está mostrado, de forma que ela seja resfriada até próximo da temperatura ambiente. Se a pressão do oxigênio líquido bombeado for baixa, é possível que a pressão de descarga do compressor 7 seja satisfatoriamente alta para a corrente 90. nesse caso, a corrente 90 é extraída como uma corrente dividida da corrente 72, depois de passar pelo resfriador posterior 8 mostrado na figura

2. A figura 2 mostra uma variação do arranjo da figura 1 com uma pressão de oxigênio bombeado relativamente baixa. A válvula de estrangulamento 31 é empregada em substituição à turbina de líquido.

O reforçador de acionamento 20 da turbina quente 24 é um componente importante desta invenção. A corrente 90 tem a pressão aumenta no compressor de reforçador 20, que é acionado pela energia de trabalho extraída pela turbina 24 através do eixo 25. A pressão da corrente 91 pode variar de 220 psia (1,5 MPa abs.) a 900 psia (6,2 MPa abs.). Depois do resfriamento até próximo da temperatura ambiente no resfriador 22, a corrente 92 tem a pressão reduzida na turbina 24. A corrente 94 é exausta a uma pressão que não é inferior à pressão operacional da coluna de pressão mais alta, que é geralmente na faixa de 60 a 100 psia (0,4 a 0,9 MPa abs.). A temperatura da corrente 94 pode ser tão baixa quanto cerca de 155 K (-118°C) e tão alta quanto cerca de 240 K (-33 °C). O trocador de calor primário 50 é preferivelmente projetado com um tubo de comunicação lateral no nível da temperatura ideal. A corrente 84 é combinada com a corrente de alimentação principal que supre a coluna de alta pressão mediante entrada no tubo de comunicação lateral do trocador de calor 50. O arranjo auto-reforçador da turbina quente (20, 24, 25) aumenta bastante a razão de pressão através da turbina para uma dada pressão de corrente 90. Assim minimiza a vazão necessária através da turbina 24. Isto é importante em virtude de o fluxo através da turbina 24 ser desviado da extremidade quente do trocador de calor 50. Quanto mais alta a vazão na turbina 24, tanto maior a diferença da temperatura na extremidade quente no trocador de calor 50. Isto representa uma maior perda de refrigeração. O arranjado de turbina/reforçador mostrado para 20 e 24 é preferido, já que dá parâmetros não dimensionais próximos do ideal que levam a um desenho aerodinâmico eficiente sem a necessidade de eletrodo negativo geleificado. Entretanto, dado isto, é concebível que uma configuração de turbina/reforçador alternativo seja usado para 20 e 24, ou seja, um gerador é usado como o dispositivo de carregamento da turbina, em vez de o reforçador 20.

A turbina fria na modalidade ilustrada na figura 1 expande o ar r de alimentação para a coluna de pressão mais baixa. E preferível combinar a turbina quente/reforçador com a expansão da turbina para a coluna de pressão mais baixa ou algum outro arranjo de turbina (tal como expansão de vapor enriquecido com nitrogênio proveniente da coluna de pressão mais alta) que é eficiente para que nenhuma produção de líquido. A configuração de turbina auto-intensificada mostrada é geralmente preferida. Aqui, a corrente 80 tem a pressão intensificada no compressor 10, que é acionado pela turbina quente 14 através do eixo 15. Isto também aumenta a razão de pressão através da turbina 14, diminuindo a vazão exigida, e dando melhor recuperação de argônio e oxigênio. A corrente resultante 81 passa pelo resfriador 12, e a corrente resultante 82 é resfriada a uma temperatura intermediária no trocador de calor 50. A temperatura da corrente 84 tipicamente pode ser tão baixa quanto 125 K (-148 °C) e tão alta quanto 200 (-73 °C) e preferivelmente é na faixa de 140 K (-133 °C) a 190 K (-83 °C). Depois de ser exausta a uma pressão não superior a 3 psi (20,7 kPa) acima da pressão operacional da coluna de pressão mais baixa, a corrente 86 é alimentada ao estágio apropriado na coluna de pressão mais baixa 42. Em um arranjo alternativo que também mantém uma vazão relativamente baixa através desta unidade, a corrente 80 é extraída depois do primeiro estágio do compressor 70 (possivelmente em combinação com a corrente 90), alimentada diretamente no trocador de calor 50, parcialmente resfriada, e alimentada na turbina 14. Aqui, a turbina fria é carregada com um gerador e sua razão de pressão é ainda alta por causa da compressão da corrente 80 no primeiro estágio do compressor 70.

Dentro da coluna de pressão mais alta 40, o ar de alimentação é separado por retificação criogênica em vapor enriquecido com nitrogênio e líquido enriquecido com oxigênio. Vapor enriquecido com nitrogênio é extraído da porção superior da coluna de pressão mais alta 40 como corrente

200 e é condensado pela troca de calor indireta com o líquido da base da coluna de pressão mais baixa 42 no condensador principal 36. Uma porção

201 do líquido enriquecido com nitrogênio condensado resultante 202 é retomada para a coluna de pressão mais alta 40 como refluxo. Uma outra porção 110 do líquido enriquecido com nitrogênio condensado resultante é subresfriada no trocador de calor 48. O líquido enriquecido com nitrogênio subresfriado resultante 112 passa através da válvula 172 e como a corrente 114 para a porção superior da coluna de pressão mais baixa 112. Se desejado, uma porção 116 da corrente 62 pode ser recuperada como produto nitrogênio líquido.

Líquido enriquecido com oxigênio é extraído da porção inferior da coluna de pressão mais alta 40 na corrente 100, subresfriado no trocador de calor 48 para produzir a corrente 102, passa pela válvula 171 e passa em seguida para a coluna de pressão mais baixa 42 como a corrente 104. Nas modalidades ilustradas, a instalação de separação criogênica de ar também inclui produção de argônio. Nessas modalidades, uma porção 106 do líquido enriquecido com oxigênio 102 passa pela válvula 173 e como a corrente 108 passa para o condensador no topo da coluna de argônio 38 para processamento, conforme será descrito com mais detalhes a seguir.

A coluna de pressão mais baixa 42 está operando a uma pressão no geral na faixa de 16 a 26 psia (0,11 a 0,18 MPa abs.). Dentro da coluna de pressão mais baixa 42 as várias alimentações são separadas por retificação criogênica em vapor rico em nitrogênio e líquido rico em oxigênio. Vapor rico em nitrogênio é extraído pela porção superior da coluna de pressão mais baixa 42 na corrente 160, aquecido pela passagem pelo trocador de calor 48 e do trocador de calor principal 50, e recuperado como produto nitrogênio gasoso na corrente 163. Com propósitos de controle da pureza do produto, a corrente de nitrogênio residual 150 é extraída da coluna 42 abaixo do nível de extração da corrente 160, e depois da passagem pelo trocador de calor 48 e do trocador de calor principal 50 é removida do processo na corrente 153. Líquido rico em oxigênio é extraído da porção inferior da coluna de pressão mais baixa 42 na corrente 140 e bombeado para uma maior pressão pela bomba de líquido criogênico 34 para formar a corrente de oxigênio líquido pressurizado 144. Se desejado, uma porção 42 da corrente 144 pode ser recuperada como produto oxigênio líquido. A porção restante é evaporada pela passagem através do trocador de calor principal 50 pela troca de calor indireta com o ar de alimentação que chega e recuperada como produto oxigênio gasoso na corrente 145.

Uma corrente compreendendo basicamente oxigênio e argônio passa na corrente 120 da coluna 42 para a coluna de argônio 44, em que ela é separada em vapor de topo enriquecido com argônio e líquido de base mais rico em oxigênio que é retomado para a coluna 42 na corrente 121. O vapor de topo enriquecido com argônio passa como a corrente 122 para o condensador de topo da coluna de argônio 38 em que ela é condensado contra o líquido enriquecido com oxigênio parcialmente evaporado provido no condensador de topo 38 na corrente 108. O argônio condensado resultante 123 é retomado para a coluna 44 na corrente 203 como refluxo e uma porção 126 da corrente 123 é recuperada como produto argônio líquido. O fluido enriquecido com oxigênio resultante proveniente do condensador de topo 38 passa para a coluna de pressão mais baixa 42 na corrente de vapor 132 e corrente de líquido 130.

A curva de resfriamento para o trocador de calor 50 mostrado na figura 6 demonstra como a adição da turbina quente 24 habilita uma maior produção de líquido. Na parte circulada da curva de resfriamento, pode-se ver que os perfis de temperatura de aquecimento e resfriamento se aproximam e em seguida começam abrir a níveis de temperatura mais altos. Isto é um resultado da refrigeração provida pela turbina quente. A mínima temperatura de aproximação aqui corresponde ao ponto onde a corrente de exaustão da turbina quente 94 alimenta o trocador de calor 50. Sem a refrigeração da turbina quente, os perfis de temperatura para as correntes de aquecimento e resfriamento se cruzariam em vez de abrir a temperaturas mais altas no trocador de calor. Isto significa que a mesma quantidade de líquido não seria produzida sem um grande aumento no fluxo da turbina fria 14. O aumento no fluxo da turbina fria resultaria em uma recuperação muito fraca de argônio e oxigênio. Também, uma segunda turbina fria (em paralelo) seria necessária r para lidar com uma grande faixa de fluxo. E muito mais efetivo ter a turbina quente como a segunda turbina, provendo a refrigeração no nível de temperatura quente onde é mais necessária. A produção da refrigeração a temperaturas altas é muito eficiente, se puder ser feita efetivamente, como no caso aqui.

A modalidade da figura 3 é a configuração mais preferida para um caso de efetuar re-equipamento. Ela difere da figura 1 em que um compressor separado (18) aumenta a pressão da corrente 90 antes de ela ser alimentada no reforçador quente e turbina (20 e 24). Provavelmente o compressor 7, se originariamente projetado sem uma corrente de partida entre estágios, poderia ser modificado economicamente para lidar com a extração da corrente 90 de seu local entre estágios desejado para uma realização de reequipamento. A melhor alternativa é então usar o compressor adicional 18 para elevar a pressão de ar até o nível desejado para a turbina quente/reforçador. O compressor 18 é preferivelmente de um ou dois estágios, dependendo da razão de pressão desejada através da turbina quente. O resfriador 19 remove calor de compressão da corrente 89 antes de ela ser alimentada no reforçador 20.

A figura 4 é similar à figura 1, exceto que a corrente 93, a alimentação da turbina 24, é resfriada um certo tanto abaixo da temperatura ambiente pelo resfriamento parcial no trocador de calor 50. Isto é necessário somente para produzir efetivamente maiores quantidades de líquido do que pode ser normalmente produzido pela modalidade da figura 1. Em um caso desses, a vazão da turbina fria (turbina 14) na figura 1 toma-se incontrolavelmente alta. Isto indica que, a essas maiores vazões de líquido, é necessária refrigeração a um menor nível de temperatura do que pode ser provido pela operação da turbina 24 com uma alimentação do nível de temperatura ambiente. Resfriando-se parcialmente a corrente 93, a refrigeração da turbina adicional pode novamente ser provida efetivamente (e mais eficientemente) a um nível de temperatura mais alto do que a turbina fria, ainda a uma temperatura baixa o bastante para permitir maior produção adicional de líquido. Ela também reduzirá a diferença de temperatura final quente do trocador de calor 50, reduzindo a perda de refrigeração resultante que ocorre com turboexpansão ao nível ambiente. Esta modalidade pode ser necessária para também usar economicamente a turbina quente para baixas pressões de ebulição de oxigênio, ou em um ciclo sem ebulição de oxigênio.

O recurso chave da modalidade ilustrada na figura 5 é que a corrente de exaustão 94 alimenta a turbina fria intensificada 14 em combinação com a corrente intermediária proveniente do trocador de calor 50. A turbina 24 agora fica em série com a turbina 14. Normalmente, isto significa que a pressão da corrente 94 é mais alta, que também significa que as pressões das correntes 91, 92 e 90 são mais altas que na modalidade da figura 1. Isto é porque a corrente 90 está mostrada sendo extraída como uma corrente dividida da descarga do compressor 7 depois do resfriador 8. Isto depende da pressão de descarga do compressor 7, entretanto, e podería ainda ser desejável extrair a corrente 90 de um local entre estágios do compressor 7. Esta configuração pode ser usada quando não for prático alimentar a corrente 94 em um local intermediário no trocador de calor 50. Um exemplo seria uma realização de re-equipamento de uma instalação sem trocador de calor 50 préprojetado com um bico lateral e distribuído para aceitar a corrente de exaustão da turbina quente. Esta configuração normalmente leva a um fluxo extra na turbina 14.

Embora a invenção tenha sido descrita com detalhes com referência a certas modalidades preferidas, versados na técnica percebem que existem outras modalidades dentro do espírito e escopo das reivindicações.

Claims

1. Método para operar uma instalação de separação criogênica de ar empregando uma coluna dupla tendo uma coluna de pressão mais alta (40) e uma coluna de pressão mais baixa (42) para retificar o ar de alimentação 5 de modo a produzir um produto líquido, caracterizado pelo fato de que compreende:

comprimir uma corrente principal de ar de alimentação (60) composto de ar de alimentação de modo a produzir uma corrente principal de ar de alimentação comprimida (61), resfiriar uma parte (64) da corrente principal de 10 ar de alimentação comprimida em um trocador de calor principal (50) e introduzir a corrente principal de ar de alimentação comprimida na coluna de pressão mais alta;

adicionalmente comprimir uma primeira corrente de gás (80) composta de uma outra parte da corrente principal de ar de alimentação, 15 parcialmente resfriar a primeira corrente de gás no trocador de calor principal, passar pelo menos a primeira corrente de gás (84) em uma primeira temperatura na faixa de 125 K (-148°C) a 200 K (-73°C) para uma turbina fria (14), turboexpandir a primeira corrente de gás (84) na turbina fria até uma pressão não superior a 3 psi (20,7 kPa) acima da pressão operacional da coluna de pressão 20 mais baixa (42) para produzir uma corrente de gás turboexpandido, e passar a corrente de gás turboexpandida (86) na coluna de pressão mais baixa (42);

adicionalmente comprimir uma segunda corrente de gás (90), composta de uma outra parte da corrente principal de ar de alimentação comprimida, a segunda corrente de gás sendo adicionalmente comprimida, pelo 25 menos em parte, em um compressor de reforçador (20) e sem ser resfriada no trocador de calor principal, remover calor de compressão da segunda corrente de ar (91) depois da passagem através do compressor de reforçador e então passar a segunda corrente de ar (92) em uma segunda temperatura na faixa de 200 (-73°C) a 320 K (47°C) para uma turbina quente acionando o compressor

Petição 870190000990, de 04/01/2019, pág. 11/39 de reforçador, turboexpandir a segunda corrente de gás na turbina quente (24) a uma pressão não inferior à pressão operacional da coluna de pressão mais alta, e passar a segunda corrente de gás turboexpandida (94) em pelo menos uma dentre a turbina fria (14) junto com a primeira corrente de gás e uma localização intermediária do trocador de calor principal (50) e, subsequentemente, coluna de pressão mais alta; e modular o fluxo da segunda corrente de gás (90) ou razão de pressão através da turbina quente (24) para variar a produção do produto líquido.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do produto oxigênio (142) é recuperada como o produto líquido da instalação de separação criogênica de ar.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do produto nitrogênio (116) é recuperada como o produto líquido da instalação de separação criogênica de ar.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma coluna de argônio (44), que passa fluido da coluna de pressão mais baixa (42) para a coluna de argônio, e recupera produto argônio da coluna de argônio (126).

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do produto argônio (126) recuperado é recuperada como o produto líquido.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda temperatura está na faixa de 280 K (7 °C) a 320 K (47 °C).

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a operação da turbina quente (24) é ligada e desligada durante o tempo em que a turbina fria (14) está operando para modelar o fluxo para a turbina quente.